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1、電 動 執(zhí) 行 機 構 原 理 浙 江 三 門 核 電 檢 維 修 項 目 部中國核工業(yè)第五建設有限公司胡 正 明 目錄 2 中國核工業(yè)第五建設有限公司 電 動 執(zhí) 行 機 構 概 述一 工 作 原 理 及 結 構二 用 途三 電 動 執(zhí) 行 機 構 安 裝 和 接 線四 電 動 執(zhí) 行 機 構 調(diào) 試五 使 用 和 檢 維 修六 故 障 和 排 除 方 法七 一、電動執(zhí)行機構概述 執(zhí)行機構，又稱執(zhí)行器，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備（器件），是自動化儀表的三大組成部分（檢測設備、調(diào)節(jié)設備和執(zhí)行設備）中的執(zhí)行設備。主要是對一些設備和裝置進行自動操作，控制其開關和調(diào)節(jié)，代替人工作業(yè)。按動
2、力類型可分為氣動、液動、電動、電液動等幾類；按運動形式可分為直行程、角行程、回轉(zhuǎn)型（多轉(zhuǎn)式）等幾類。由于用電做為動力有其它幾類介質(zhì)不可比擬的優(yōu)勢，因此電動型近年來發(fā)展最中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹3 一、電動執(zhí)行機構概述快，應用面較廣。電動型按不同標準又可分為：組合式結構、機電一體化結構，電器控制型、電子控制型、智能控制型（帶HART、FF協(xié)議），數(shù)字型、模擬型，手動接觸調(diào)試型、紅外線遙控調(diào)試型等。它是伴隨著人們對控制性能的要求和自動控制技術的發(fā)展而迅猛發(fā)展的。早期的工業(yè)領域，有許多的控制是手動和半自動的，在操作中人體直接接觸工業(yè)設備的危險部位和危險介質(zhì)（固、液、氣三態(tài)的多中國
3、核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹4 一、電動執(zhí)行機構概述種化學物質(zhì)和輻射物質(zhì)），極易造成對人的傷害，很不安全；設備壽命短、易損壞、維修量大；采用半自動特別是手動控制的控制效率很低、誤差大，生產(chǎn)效率低下?；谝陨显?，執(zhí)行機構逐漸產(chǎn)生并應用于工業(yè)和其它控制領域，減少和避免了人身傷害和設備損壞，極大的提高了控制精確度和效率，同時也極大提高了生產(chǎn)效率。今年來隨著電子元器件技術、計算機技術和控制理中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹5 一、電動執(zhí)行機構概述論的飛速發(fā)展，國內(nèi)外的執(zhí)行機構都已跨入智能控制的時代。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹6 ROTORK 一、電動執(zhí)行機構
4、概述LIMITORQUE、 天 津 二 通中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹7 二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構目前，電動執(zhí)行機構主要有：羅托克（ROTORK）、西博斯（SIPOS-SIEMENS Positioner的縮寫）、瑞基(RAGA)、奧馬（AUMA）、ABB、上儀ROTORK、利米托克（ LIMITORQUE ）等各種電動執(zhí)行機構。電動執(zhí)行機構由伺服放大器和執(zhí)行機構二個結構上相互獨立的整體構成。執(zhí)行機構為現(xiàn)場就地安裝式結構，在減速器箱體上裝有交流伺服電機和位置發(fā)送器。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹8 二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構減速器上有手動部件
5、、輸出軸、機械限位塊。直行程位置發(fā)送器與減速器的聯(lián)接結構如圖1所示中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹9圖1 電動執(zhí)行機構位置發(fā)送器和減速器的聯(lián)接示意圖置 二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構它們之間的聯(lián)接和調(diào)整是通過杠桿和彈簧來實現(xiàn)的。當減速器輸出軸上下運動是時，杠桿一端依靠彈簧的拉力緊壓在輸出軸的端面上，因而傳感器芯棒產(chǎn)生軸向位移，達到改變位置發(fā)送器輸出電流大小的目的。傳感器芯棒移動距離而對應的位置反饋電流為420mA DC（010mA DC）。輸出軸位移的行程和位置發(fā)送器輸出電流呈線性關系。利用杠桿支點距離的不同來改變行程的變化。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹10
6、二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構機械限位塊則按行程不同來進行設置。（二）工作原理直行程電動執(zhí)行機構是一個用交流伺服電動機為原動機的位置伺服機構，其系統(tǒng)方塊圖如圖2所示。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹11圖2 電動執(zhí)行機構系統(tǒng)方塊圖 二、工作原理及結構（二）工作原理其中 FC 伺服放大器 SD 單相伺服電機 WF 位置發(fā)送器 執(zhí)行機構 Z 減速器 DFD 電動操作器 C 調(diào)節(jié)閥中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹12 二、工作原理及結構（二）工作原理電動執(zhí)行機構處于連續(xù)調(diào)節(jié)的控制過程狀態(tài)：當輸入信號Ii=0（或4mA DC）時,位置發(fā)送器反饋電流If=0(或4mA DC
7、) ,此時伺服放大器沒有輸出電壓，交流伺服電動機停轉(zhuǎn)，執(zhí)行機構輸出軸穩(wěn)定在預選好的零位。當輸入信號Ii0（或4mA DC）時（接入極性應與位置反饋電流極性相反）此輸入信號與系統(tǒng)本身的位置反饋電流在伺服放大器的前置級磁放大器中進行磁勢的綜合比較，由 中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹13 二、工作原理及結構（二）工作原理于這兩個信號大小不相等且極性相反就有誤差磁勢出現(xiàn)，從而使伺服放大器有足夠的輸出功率，驅(qū)動交流伺服電動機，執(zhí)行機構輸出軸就朝著減少這個誤差磁勢的方向運動，直到輸入信號和位置反饋信號兩者相等為止，此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。電動執(zhí)行機構三種控制方式：中國核工
8、業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹14 二、工作原理及結構（二）工作原理當電動操作器切換開關放在“自動”位置時，即處在連續(xù)調(diào)節(jié)控制狀態(tài)。當電動操作器切換開關放在“手動”位置時，即處在手動遠方控制狀態(tài)，操作時只要將旋轉(zhuǎn)切換開關分別拔到“開”或“關”的位置，執(zhí)行機構輸出軸就可以上行或下行，在運動過程中觀察電動操作器上的閥位開度表，到所需控制閥位開度時，立即松開切換開關即可。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹15 二、工作原理及結構（二）工作原理當電動操作器切換開關放置“手動”位置時，把交流伺服電動機端部旋鈕放在“手動”位置，拉出執(zhí)行機構上的手輪，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當不用就地手
9、動操作時，千萬要注意，把交流伺服電機端部的旋鈕放在“自動”位置，并把手輪推進。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹16 三、用途電動執(zhí)行機構可以與變送器，調(diào)節(jié)器等儀表配套使用，它以電源為動力，接受420mA DC或010mA DC信號，將此轉(zhuǎn)換成與輸入信號相對應的直線位移，自動地操縱閥門等調(diào)節(jié)機構，完成自動調(diào)節(jié)任務，或者配用電動操作器實現(xiàn)遠方手動控制，可廣泛應用于發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工、輕工等工業(yè)總門的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。執(zhí)行機構主要應用在以下三大領域：中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹17 三、用途1發(fā)電廠 火電行業(yè)應用 送風機風門擋板、一次進風風門擋板、二次進風風門擋板、主風箱風門
10、擋板 、燃燒器調(diào)節(jié)桿、燃燒器搖擺驅(qū)動器、球閥和蝶閥控制、 滑動門等。其它電力行業(yè)的閥門執(zhí)行器應用 球閥、葉輪機轉(zhuǎn)速控制、冷凝水再循環(huán)、脫氧機、鍋爐給水、再加熱恒溫控制器及其它相關閥門應用。 中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹18 三、用途2過程控制 用于化工、石化、模具、食品、醫(yī)藥、包裝等行業(yè)的生產(chǎn)過程控制，按照既定的邏輯指令或電腦程序?qū)﹂y門、刀具、管道、擋板、滑槽、平臺等進行精確的定位、起停、開合、回轉(zhuǎn)，利用系統(tǒng)檢測出的溫度、壓力、流量、尺寸、輻射、亮度、色度、粗糙度、密度等實時參數(shù)對系統(tǒng)進行調(diào)整，從而實現(xiàn)間歇、連續(xù)和循環(huán)的加工過程的控制。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介
11、紹19 三、用途3工業(yè)自動化 用于較為廣泛的航空、航天、軍工、機械、冶金、開采、交通、建材等方面，對各類自動化設備和系統(tǒng)的運動點（運動部件）進行各種形式的調(diào)節(jié)和控制。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹20 四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線伺服放大器應安裝在環(huán)境溫度為050：相對溫度85%無腐蝕性氣體的環(huán)境中。執(zhí)行機構應安裝在環(huán)境溫度為-25+70，相對溫度95%無腐蝕性氣體環(huán)境中，在一般情況下，執(zhí)行機構均安裝在調(diào)節(jié)閥的閥體上，用螺釘堅固，當然也可以安裝在其他調(diào)節(jié)機構上。安裝時應考慮到手動操作及維修拆裝的方便，安裝時必須避免所有接合外的松動間隙。限位塊作限位用更不可松動和隨便拆裝。執(zhí)行機構
12、的外形及安裝方式見圖3。中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹21 四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹22圖3外形及安裝方式 四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹23 執(zhí)行機構外部接線按圖4、5所示連接，仔細復查。 圖4 伺服放大器、電動操作器、執(zhí)行機構接線圖 四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹24圖5 無操作器接線圖 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹25 電動執(zhí)行機構組成部分在出廠時皆經(jīng)過調(diào)試，但為了保證正常運行和現(xiàn)場實際需要，使用前應對基本
13、性能作如下檢查：1.按圖6接線圖接線。 圖6執(zhí)行機構校驗接線圖 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹26 2.合上電源開關“1K”，將電機“把手”放在手動位置，搖動“手輪”使輸出軸的位置置于出廠調(diào)試好的零位（即輸出軸的下限值），此時mA 表指示值應為零值或4mA 如果不到（或超過）此值可調(diào)整（調(diào)零），電位器使其值為0mA 或4mA 。3.搖動“手輪”，使輸出軸向上移動，mA表示值應相應地從0變化到10mA ，或從4mA變化到20mA 如果不到或超過10mA或20mA，可調(diào)節(jié)“調(diào)滿”電位器。 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹27 4
14、.如需要重新調(diào)整方法如下：在機械起始點（或偏離起始點一小位移）用螺絲刀旋轉(zhuǎn)調(diào)零（ZEPO）電位器，使輸出電流為0mA（顯示為指示燈由亮至滅時為零位）。 010mA調(diào)整方法：將執(zhí)行機構開至終端（或手搖）用螺絲刀調(diào)節(jié)滿（ZERO）電位器至20mA，再上、下開幾次，信號調(diào)準即可。 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹28 420mA 調(diào)整方法：將執(zhí)行機構開至終端，用螺絲刀調(diào)節(jié)調(diào)滿（ZERO）電位器至16mA，再將執(zhí)行機構開至（或手搖）零位（起始點），調(diào)節(jié)調(diào)零（ZEPO）電位器使0mA變?yōu)?mA ，再將執(zhí)行機構開至（或手搖）終端。此時如果顯示20mA即可。如果有小誤差，反
15、復上、下幾次，信號調(diào)準即可。5. 分別操作按鈕“2K”“3K”輸出軸應隨之上下移動。同時位置發(fā)送器的輸出電流值和輸出軸的行程一一對應。 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹29 6.反零位調(diào)整方法：按圖7所示，將伺服電機、兩線掉換。 圖7 執(zhí)行機構位發(fā)內(nèi)部接線示意圖 五、電動執(zhí)行機構的調(diào)試中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹30 按圖7所示，將印刷板上、兩電位器線掉換，再按上所述的第4點重復調(diào)試方法調(diào)試（如果在調(diào)調(diào)零，調(diào)滿時有假零位或超位現(xiàn)象，可以松開電位器的固定螺釘，電位器前后移動，將信號調(diào)至所要求范圍，固定電位器螺釘）。 六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五
16、建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹31 1.電動執(zhí)行機構使用前應認真仔細閱讀使用說明書按規(guī)定的檢驗方法，進行檢查和校驗。2.電動執(zhí)行機構的減速器應根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境加注合適的潤滑油。3.電動執(zhí)行機構投入運行前應檢查現(xiàn)場電源電壓是否與規(guī)定相符。同時按規(guī)定的電器安裝接線圖檢查接線，拆線時，做好標記并包扎好，接線時，按照拆線的順序接回并注意線頭編號，各接線端子接線應牢靠。 六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹32 日常故障，可在接線端子上進行相應的檢查調(diào)試，對于指令故障，可以在就地短接指令線查看，反饋故障可以在就地測量反饋信號。 電動閥門接線端子 開指令關指令開反饋關反饋故障閥位短
17、接 ROTROK 34 35 33 34 8 9 6 7 42 43 22 23 534436 SIPOS 3 5 3 4 1 2 5 6 19 20 1 2 18193-6RAG A 5 35 5 33 10 11 6 7 42 43 534436 AUMA 3 11 2 11 39 40 35 36 14 15 23 24上儀37 39 38 39 151612-13 6728-29 41 42 36 39 六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹33 4. 據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求，選定輸出軸的初始化零位。執(zhí)行機構出廠時輸出軸的零位皆調(diào)整在機械限位下端處。5. 執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)
18、機構所有連接的接合處不可有松動間隙，以保證有良好的調(diào)節(jié)效果。6. 執(zhí)行機構輸出軸推力應和調(diào)節(jié)機構（閥門等）所需推力相適應，防止過載。7. 執(zhí)行機構各組成部分應根據(jù)現(xiàn)場使用條件定期檢查和調(diào)整。減速器應定期清洗加油。 六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹34 8. 凝汽器入口執(zhí)行器改中停，凝汽器A/B側入口執(zhí)行器以前只有開和關反饋，只給DCS反饋一個開關量，為了讓運行人員能更深入了解凝汽器入口閥門開關位置， 維修時給該執(zhí)行器添加一個模擬量反饋功能。9. 循泵出口蝶閥新增15反饋限位改造，先斷電，再添加繼電器，依次添加行程開關，當循泵出口蝶閥達到15，行程開關K閉合，繼電器K
19、R線圈得電，電路導通，使 六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹35 循泵自動啟動，并給DCS傳遞一個“高電平”信號。(見圖8 繼電器安裝接線圖)圖8 繼電器安裝接線圖 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹36 電動執(zhí)行機構的故障及排除方法見下表1：表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構不動作相線與中線接反用試電筆檢查中線與相線對調(diào)重新接好保險絲斷開目測更換保險管線路斷開或各接點接觸不良目測和用萬用表測量檢查各焊點是否脫焊或各接線點、插座等接觸是否良好對脫焊重新焊好，對接觸不良要重新接好或更換不良零件電機繞組斷路或短路用導線短接固態(tài)繼電器的
20、交流輸出兩接點，電機 轉(zhuǎn)動。更換電機分相電容器斷路損壞更換電容 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹37 續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構不動作固態(tài)繼電器斷路損壞用導線短接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉(zhuǎn)動更換固態(tài)繼電器放大器前級故障依次檢查前級輸出直流電源及元器件，對損壞無件更換接通電源后輸出軸就朝一個方向轉(zhuǎn)動放大器前級不調(diào)零用萬用表量出在無信號時放大器前級的輸出斷開輸入信號和反饋信號重新調(diào)零兩條反饋線接反用萬用表檢查反饋電流的方向更改接線兩條放大器輸出線接反用調(diào)接兩條線方法更改接線 固態(tài)繼電器擊穿用斷開固態(tài)繼電器交流輸出接點方法，或用萬用表測量更換
21、固態(tài)繼電器 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹38 續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構只能向一個方向轉(zhuǎn)動一路輸出斷路，固態(tài)繼電器損壞或輸出電路斷線用導線短接續(xù)固態(tài)繼電器兩交流輸出接點對損壞固態(tài)繼電器進行更換對接線斷線重新接好控制電路一路失效用萬用表檢查三極管更換損壞的三極管電機一路斷線用萬用表測量重新接好斷線執(zhí)行機構一個方向正常，一個方向輸出無力一個固態(tài)繼電器軟擊穿用斷開固態(tài)繼電器交流輸出兩端子方法斷開后電機轉(zhuǎn)動正常更換被斷開的固態(tài)繼電器電機中線接錯目測更換接線執(zhí)行機構兩個方 向輸出無力電機分相電容容量降低或軟擊穿更換電容電機制動器故障打開電機后罩檢查調(diào)
22、整或更換制動器零件 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹39 續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構振蕩放大器不調(diào)零用萬用表檢前級輸出放大器在無任何外信號情況下重新調(diào)零死區(qū)過小調(diào)節(jié)放大器靈敏電位器電機制動器失效打開電機后蓋檢查摩擦片和彈簧是否完好更換新的摩擦片或重新調(diào)整彈簧輸出線性不好或沒有輸出信號導電塑料電位器損壞用萬用表量更換新電位器位發(fā)線路板工作不正常用萬用表檢查是否有信號輸出更換損壞的線路板位發(fā)變壓器不好用萬用表檢查更換變壓器遠方無法啟動，反饋故 障，指令故障電動門正常，接線錯誤 用萬用表檢查重新接線控制機柜開關銹死，線頭生銹導致電阻增大，線頭沾水造成
23、短路目測，用萬用表檢查重新接線 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹40 續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行器動作正常，但無閥位反饋測量閥位反饋回路僅有4-6m A左右用萬用表檢查重新設定，不起作用，更換閥位反饋板，如果問題依然沒有解決就要考慮更換主板檢查計數(shù)器圓形磁鋼壞或者計數(shù)器板壞更換計數(shù)器閥門關不到位電動閥門閥桿卡塞，電動頭的輸出力矩不夠大增大電動頭的輸出力矩執(zhí)行器閥桿無輸出檢查手動是否可以操作，如果手自動離合器卡死在手動位置，電機只會空轉(zhuǎn)調(diào)整手自動離合器檢查電機是否轉(zhuǎn)動，如果電機可以轉(zhuǎn)動，并且已在自動位置，說明指令信號已經(jīng) 到達閥門，可能閥桿斷裂更換閥桿 七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司 電動執(zhí)行機構介紹41 續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行器閥桿無輸出手動電動均不能操作，可能閥門卡死或軸套卡死、滑絲、松脫調(diào)整閥門或軸套執(zhí)行器遠方/就地均不動作電機電源接線不正確 重新接線檢查手自動離合器是否卡死、松動調(diào)整手自動離合器執(zhí)行器的顯示面板有報警顯示按面板提示進行處理執(zhí)行器送電就發(fā)生跳閘繼電器控制板損壞更換繼電器電機線圈燒毀更換電機手動正常，電機 不能切換手自動離合器卡簧在手動方向卡死拆卸手輪，釋放卡簧，重新裝配好
電動執(zhí)行器原理與維護
